特許 7433273 溶接システム、溶接方法、及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-08

(45)【発行日】2024-02-19

(54)【発明の名称】溶接システム、溶接方法、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/12 20060101AFI20240209BHJP

   B23K 9/10 20060101ALI20240209BHJP

   B23K 9/095 20060101ALI20240209BHJP

   B23K 9/00 20060101ALI20240209BHJP

   B23K 37/02 20060101ALI20240209BHJP

   B23K 37/04 20060101ALI20240209BHJP

【ＦＩ】

B23K9/12 331B

B23K9/10 Z

B23K9/095 515Z

B23K9/00 501B

B23K37/02 B

B23K37/04 X

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2021095291

(22)【出願日】2021-06-07

(65)【公開番号】P2022187316

(43)【公開日】2022-12-19

【審査請求日】2021-06-07

【早期審査対象出願】

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】306022513

【氏名又は名称】日鉄エンジニアリング株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】302040135

【氏名又は名称】日鉄溶接工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100140774

【弁理士】

【氏名又は名称】大浪 一徳

(74)【代理人】

【識別番号】100134359

【弁理士】

【氏名又は名称】勝俣 智夫

(74)【代理人】

【識別番号】100188592

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100217249

【弁理士】

【氏名又は名称】堀田 耕一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100221279

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 健吾

(74)【代理人】

【識別番号】100207686

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 恭宏

(74)【代理人】

【識別番号】100224812

【弁理士】

【氏名又は名称】井口 翔太

(72)【発明者】

【氏名】三木 聡史

(72)【発明者】

【氏名】後藤 憲一

(72)【発明者】

【氏名】田代 裕一朗

(72)【発明者】

【氏名】池内 圭

(72)【発明者】

【氏名】脇田 直弥

(72)【発明者】

【氏名】井上 浩良

(72)【発明者】

【氏名】田中 良一

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 慎司

【審査官】岩見 勤

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０６９６２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－２２９６７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０５３６２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１５７３６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１５５４０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０６２６７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ９／１２

Ｂ２３Ｋ ９／１０

Ｂ２３Ｋ ９／０９５

Ｂ２３Ｋ ９／００

Ｂ２３Ｋ ３７／０２

Ｂ２３Ｋ ３７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鋼材に沿って配置されたガイドレールを移動しつつ、前記移動中に前記鋼材を溶接する溶接ロボット、を制御するための溶接システムであって、
前記鋼材の直線部に取り付けられた建方治具の位置に関する位置情報を取得する取得部と、
前記位置を取得するためのセンシング処理を行うセンシング処理部と、
を備え、
前記取得部は、前記センシング処理部のセンシング処理結果に基づき、前記位置情報を取得し、
前記ガイドレールは、前記鋼材を周方向に囲み、
前記鋼材は、鋼管であり、
前記鋼材は、鉛直方向に並べて配置される、ことを特徴とする溶接システム。

【請求項2】

前記センシング処理部は、前記溶接ロボットに取り付けられる撮影装置を含み、
前記取得部は、前記撮影装置が取得した撮影結果に基づき、前記位置情報を取得することを特徴とする請求項１に記載の溶接システム。

【請求項3】

前記建方治具の幅方向における中央の位置に付されたマーカ、
を更に備え、
前記取得部は、前記撮影装置が前記マーカを撮影して取得した前記撮影結果に基づき、前記位置情報を取得することを特徴とする請求項２に記載の溶接システム。

【請求項4】

鋼材に沿って配置されたガイドレールを移動しつつ、前記移動中に前記鋼材を溶接する溶接ロボット、を制御するための溶接システムであって、
前記鋼材の直線部に取り付けられた建方治具の位置に関する位置情報を取得する取得部、
を備え、
前記位置情報は、前記建方治具の幅方向における、前記建方治具の位置を示し、
前記ガイドレールは、前記鋼材を周方向に囲み、
前記鋼材は、鋼管であり、
前記鋼材は、鉛直方向に並べて配置される、ことを特徴とする溶接システム。

【請求項5】

鋼材に沿って配置されたガイドレールを移動しつつ、前記移動中に前記鋼材を溶接する溶接ロボット、を制御するための溶接システムであって、
前記鋼材の直線部に取り付けられた建方治具の位置に関する位置情報を取得する取得部と、
前記位置をユーザに入力させる入力部と、
を備え、
前記取得部は、前記入力部の入力結果に基づき、前記位置情報を取得し、
前記ガイドレールは、前記鋼材を周方向に囲み、
前記鋼材は、鋼管であり、
前記鋼材は、鉛直方向に並べて配置される、ことを特徴とする溶接システム。

【請求項6】

鋼材に沿って配置されたガイドレールを移動しつつ、前記移動中に前記鋼材を溶接する溶接ロボット、を制御するための溶接システムであって、
前記鋼材の直線部に取り付けられた建方治具の位置に関する位置情報を取得する取得部、
を備え、
前記位置情報は、前記建方治具の幅方向における中央の位置であり、
前記ガイドレールは、前記鋼材を周方向に囲み、
前記鋼材は、鋼管であり、
前記鋼材は、鉛直方向に並べて配置される、ことを特徴とする溶接システム。

【請求項7】

鋼材に沿って配置されたガイドレールを移動しつつ、前記移動中に前記鋼材を溶接する溶接ロボット、を制御するための溶接システムであって、
前記鋼材の直線部に取り付けられた建方治具の位置に関する位置情報を取得する取得部、
を備え、
前記位置情報は、前記溶接ロボットの幅方向における中央の位置と前記建方治具の幅方向における中央の位置とが前記溶接ロボットが前記ガイドレールを移動する方向と垂直な方向に沿って見て一致する場合における、前記溶接ロボットの位置であり、
前記ガイドレールは、前記鋼材を周方向に囲み、
前記鋼材は、鋼管であり、
前記鋼材は、鉛直方向に並べて配置される、ことを特徴とする溶接システム。

【請求項8】

鋼材に沿って配置されたガイドレールを移動しつつ、前記移動中に前記鋼材を溶接する溶接ロボット、を制御するための溶接システムであって、
前記鋼材の直線部に取り付けられた建方治具の位置に関する位置情報を取得する取得部、
を備え、
前記取得部は、前記位置情報とともに、前記建方治具の幅を示す幅情報を取得し、
前記ガイドレールは、前記鋼材を周方向に囲み、
前記鋼材は、鋼管であり、
前記鋼材は、鉛直方向に並べて配置される、ことを特徴とする溶接システム。

【請求項9】

前記取得部により取得された前記位置情報及び前記幅情報に基づき、前記溶接ロボットの溶接トーチを傾斜させて、前記鋼材のうち前記建方治具で覆われる部分の溶接を行う制御部、
を更に備えることを特徴とする請求項８に記載の溶接システム。

【請求項10】

前記溶接トーチが前記建方治具と干渉しない退避位置に前記溶接トーチを退避させているか否か、又は、前記覆われる部分の溶接が行われているか否か、を判別可能に出力部に出力させる出力制御部、
を更に備えることを特徴とする請求項９に記載の溶接システム。

【請求項11】

前記取得部は、前記位置情報とともに前記建方治具の幅を示す幅情報を取得することを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の溶接システム。

【請求項12】

前記溶接ロボットは溶接トーチ
を更に備え、
前記溶接トーチは、前記位置情報及び前記幅情報に基づいて傾斜されることを特徴とする請求項１１に記載の溶接システム。

【請求項13】

前記鋼材の前記建方治具により覆われた部分は、前記鋼材の前記建方治具により覆われていない部分と連続して溶接されることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の溶接システム。

【請求項14】

鋼材に沿って配置されたガイドレールを移動しつつ、前記移動中に前記鋼材を溶接する溶接ロボットを制御するための溶接システムが実行する溶接方法であって、
前記鋼材の直線部に取り付けられた建方治具の位置に関する位置情報を取得する取得ステップと、
前記位置を取得するためのセンシング処理を行うセンシング処理ステップと、
を備え、
前記取得ステップでは、前記センシング処理ステップでのセンシング処理結果に基づき、前記位置情報を取得し、
前記ガイドレールは、前記鋼材を周方向に囲み、
前記鋼材は、鋼管であり、
前記鋼材は、鉛直方向に並べて配置される、ことを特徴とする溶接方法。

【請求項15】

鋼材に沿って配置されたガイドレールを移動しつつ、前記移動中に前記鋼材を溶接する溶接ロボットを制御するための溶接システムが実行する溶接方法であって、
前記鋼材の直線部に取り付けられた建方治具の位置に関する位置情報を取得する取得ステップ、
を備え、
前記位置情報は、前記建方治具の幅方向における、前記建方治具の位置を示し、
前記ガイドレールは、前記鋼材を周方向に囲み、
前記鋼材は、鋼管であり、
前記鋼材は、鉛直方向に並べて配置される、ことを特徴とする溶接方法。

【請求項16】

鋼材に沿って配置されたガイドレールを移動しつつ、前記移動中に前記鋼材を溶接する溶接ロボットを制御するための溶接システムが実行する溶接方法であって、
前記鋼材の直線部に取り付けられた建方治具の位置に関する位置情報を取得する取得ステップと、
前記位置をユーザに入力させる入力ステップと、
を備え、
前記取得ステップでは、前記入力ステップでの入力結果に基づき、前記位置情報を取得し、
前記ガイドレールは、前記鋼材を周方向に囲み、
前記鋼材は、鋼管であり、
前記鋼材は、鉛直方向に並べて配置される、ことを特徴とする溶接方法。

【請求項17】

前記取得ステップでは、前記位置情報とともに前記建方治具の幅を示す幅情報を取得する、ことを特徴とする請求項１４から１６のいずれか一項に記載の溶接方法。

【請求項18】

前記溶接ロボットは溶接トーチ
を更に備え、
前記溶接トーチは、前記位置情報及び前記幅情報に基づいて傾斜されることを特徴とする請求項１７に記載の溶接方法。

【請求項19】

前記鋼材の前記建方治具により覆われた部分は、前記鋼材の前記建方治具により覆われていない部分と連続して溶接されることを特徴とする請求項１４から１８のいずれか一項に記載の溶接方法。

【請求項20】

請求項１から１３のいずれか一項に記載の溶接システムとしてコンピュータを機能させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、溶接システム、溶接方法、及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

高層ビルなどの大型建築物には、角形の鋼管を溶接により継ぎ足して形成された鋼管柱が用いられている。角形の鋼管の継ぎ足しには、ガイドレールに沿って鋼管の周囲を巡回可能な溶接ロボットが利用される。具体的には、まず、鋼管同士を建方治具によって仮止めした状態で、溶接ロボットにより鋼管の初期溶接を行う。その後、建方治具を鋼管から取り外し、溶接ロボットにより鋼管の本溶接を行う。

【0003】

初期溶接の際には、溶接ロボットと建方治具との接触を防止する必要がある。特許文献１においては、建方治具を鋼管の角部に取り付け、溶接ロボットが鋼管の角部に到達した際に、溶接ロボットの溶接トーチを建方治具と接触しない位置に移動させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平８－２２９６７６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１においては、建方治具の取り付け位置が鋼管の角部に限定される。しかしながら、鋼管の角部は冷間曲げ加工により形成されるため、鋼管の他の部分よりも強度が弱くなる。建方治具を鋼管の角部に取り付けた場合、初期溶接後に建方治具を鋼管から取り外すことにより、鋼管の角部の強度がさらに低下する可能性がある。
上記の理由から、建方治具は鋼管の直線部に取り付けることが望ましい。しかしながら、建方治具を鋼管の直線部に取り付けた場合、建方治具の位置を把握することが難しく、溶接ロボットと建方治具との接触を防止するための機構が煩雑となる。したがって、このような場合であっても、溶接ロボットを容易且つ精度よく制御することが求められる。

【0006】

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、建方治具を鋼管の任意の部分に取り付けた場合であっても、溶接ロボットを容易かつ精度よく制御することが可能な溶接システム、溶接方法、及びプログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明の一態様に係る溶接システムは、鋼材に沿って配置されたガイドレールを移動しつつ、前記移動中に前記鋼材を溶接する溶接ロボット、を制御するための溶接システムであって、前記鋼材に取り付けられた建方治具の位置に関する位置情報を取得する取得部と、前記位置を取得するためのセンシング処理を行うセンシング処理部と、を備え、前記取得部は、前記センシング処理部のセンシング処理結果に基づき、前記位置情報を取得する、ことを特徴とする。

【0008】

本発明においては、建方治具を、例えば鋼管の直線部を含む、鋼管の任意の部分に取り付けた場合であっても、取得部により建方治具の位置に関する位置情報を取得するため、この位置情報に基づき、溶接ロボットを容易かつ精度よく制御することが可能となる。

【0009】

また、本発明の他の一態様に係る溶接システムは、鋼材に沿って配置されたガイドレールを移動しつつ、前記移動中に前記鋼材を溶接する溶接ロボット、を制御するための溶接システムであって、前記鋼材に取り付けられた建方治具の位置に関する位置情報を取得する取得部、を備え、前記位置情報は、前記建方治具の幅方向における、前記建方治具の位置を示す、ことを特徴とする。

【0010】

また、本発明の他の一態様に係る溶接システムは、鋼材に沿って配置されたガイドレールを移動しつつ、前記移動中に前記鋼材を溶接する溶接ロボット、を制御するための溶接システムであって、前記鋼材に取り付けられた建方治具の位置に関する位置情報を取得する取得部と、前記位置をユーザに入力させる入力部と、を備え、前記取得部は、前記入力部の入力結果に基づき、前記位置情報を取得する、ことを特徴とする。

【0011】

また、本発明の他の一態様に係る溶接システムは、鋼材に沿って配置されたガイドレールを移動しつつ、前記移動中に前記鋼材を溶接する溶接ロボット、を制御するための溶接システムであって、前記鋼材に取り付けられた建方治具の位置に関する位置情報を取得する取得部、を備え、前記位置情報は、前記建方治具の幅方向における中央の位置である、ことを特徴とする。

【0012】

また、本発明の他の一態様に係る溶接システムは、鋼材に沿って配置されたガイドレールを移動しつつ、前記移動中に前記鋼材を溶接する溶接ロボット、を制御するための溶接システムであって、前記鋼材に取り付けられた建方治具の位置に関する位置情報を取得する取得部、を備え、前記位置情報は、前記溶接ロボットの幅方向における中央の位置と前記建方治具の幅方向における中央の位置とが前記溶接ロボットが前記ガイドレールを移動する方向と垂直な方向に沿って見て一致する場合における、前記溶接ロボットの位置である、ことを特徴とする。

【0013】

また、本発明の他の一態様に係る溶接システムは、鋼材に沿って配置されたガイドレールを移動しつつ、前記移動中に前記鋼材を溶接する溶接ロボット、を制御するための溶接システムであって、前記鋼材に取り付けられた建方治具の位置に関する位置情報を取得する取得部、を備え、前記取得部は、前記位置情報とともに、前記建方治具の幅を示す幅情報を取得する、ことを特徴とする。

【0014】

また、上記溶接システムにおいて、前記取得部により取得された前記位置情報及び前記幅情報に基づき、前記溶接ロボットの溶接トーチを傾斜させて、前記鋼材のうち前記建方治具で覆われる部分の溶接を行う制御部、を更に備えていてもよい。

【0015】

また、上記溶接システムにおいて、前記溶接トーチが前記建方治具と干渉しない退避位置に前記溶接トーチを退避させているか否か、又は、前記覆われる部分の溶接が行われているか否か、を判別可能に出力部に出力させる出力制御部、を更に備えていてもよい。

【0016】

また、上記溶接システムにおいて、前記溶接ロボットに取り付けられる撮影装置をさらに備え、前記取得部は、前記撮影装置が取得した撮影結果に基づき、前記位置情報を取得してもよい。

【0017】

また、上記溶接システムにおいて、前記建方治具の幅方向における中央の位置に付されたマーカ、を更に備え、前記取得部は、前記撮影装置が前記マーカを撮影して取得した前記撮影結果に基づき、前記位置情報を取得してもよい。

【0018】

本発明の一態様に係る溶接方法は、鋼材に沿って配置されたガイドレールを移動しつつ、前記移動中に前記鋼材を溶接する溶接ロボットを制御するための溶接システムが実行する溶接方法であって、前記鋼材に取り付けられた建方治具の位置に関する位置情報を取得する取得ステップと、前記位置を取得するためのセンシング処理を行うセンシング処理ステップと、を備え、前記取得ステップでは、前記センシング処理ステップでのセンシング処理結果に基づき、前記位置情報を取得する、ことを特徴とする。
また、本発明の他の一態様に係る溶接方法は、鋼材に沿って配置されたガイドレールを移動しつつ、前記移動中に前記鋼材を溶接する溶接ロボットを制御するための溶接システムが実行する溶接方法であって、前記鋼材に取り付けられた建方治具の位置に関する位置情報を取得する取得ステップ、を備え、前記位置情報は、前記建方治具の幅方向における、前記建方治具の位置を示す、ことを特徴とする。
また、本発明の他の一態様に係る溶接方法は、鋼材に沿って配置されたガイドレールを移動しつつ、前記移動中に前記鋼材を溶接する溶接ロボットを制御するための溶接システムが実行する溶接方法であって、前記鋼材に取り付けられた建方治具の位置に関する位置情報を取得する取得ステップと、前記位置をユーザに入力させる入力ステップと、を備え、前記取得ステップでは、前記入力ステップでの入力結果に基づき、前記位置情報を取得する、ことを特徴とする。

【0019】

本発明の一態様に係るプログラムは、上記溶接システムとしてコンピュータを機能させるためのプログラムである。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、建方治具を鋼管の任意の部分に取り付けた場合であっても、溶接ロボットを容易かつ精度よく制御することが可能な溶接システム、溶接方法、及びプログラムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】第１実施形態に係る溶接システムを示す全体図である。

【図2】第１実施形態に係る溶接システムの概要を説明するブロック図である。

【図3】第１実施形態に係る溶接ロボット及び撮影装置を示す斜視図である。

【図4】第１実施形態に係る溶接ロボットにおいて、溶接トーチが溶接位置にある状態を説明する側面図である。

【図5】第１実施形態に係る溶接ロボットにおいて、溶接トーチが退避位置にある状態を説明する側面図である。

【図6】第１実施形態に係る溶接ロボットにおいて、溶接トーチが正立溶接位置にある状態を示す正面図である。

【図7】第１実施形態に係る溶接ロボットにおいて、溶接トーチが傾斜溶接位置にある状態を示す正面図である。

【図8】第１実施形態に係る溶接ロボット及び撮影装置を示す斜視図である。

【図9】第１実施形態に係る溶接ロボット及び撮影装置を示す斜視図である。

【図10】第１実施形態に係るシステム制御装置のシステムブロック図である。

【図11】第１実施形態に係るシステム制御装置の制御部のシステムブロック図である。

【図12】第１実施形態に係る溶接トーチの動作を説明する図である。

【図13】第１実施形態におけるシステム制御装置が実行する処理の全体の流れの一例を示す第１のフローチャートである。

【図14】第１実施形態におけるシステム制御装置が実行する初期溶接処理の全体の流れの一例を示す第２のフローチャートである。

【図15】第１実施形態におけるシステム制御装置が実行する退避処理の流れの一例を示す第３のフローチャートである。

【図16】第１実施形態におけるセンシング処理を説明する図である。

【図17】第１実施形態における初期溶接処理を説明する図である。

【図18】第１実施形態における本溶接処理を説明する図である。

【図19】第２実施形態におけるセンシング処理を説明する図である。

【図20】第２実施形態における初期溶接処理を説明する図である。

【図21】第２実施形態における本溶接処理を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

〔第１実施形態〕
以下、図１～１８を参照し、本発明の第１実施形態に係る溶接システム１００を説明する。
図１に示されるように、溶接システム１００は、鉛直方向Ｄｖに並べて配置された鋼管８の端部同士を溶接するために用いられる。
鋼管８は、４つの円弧状の角部と、角部同士をそれぞれ接続する４つの直線部とを有する角形鋼管である。鋼管８は、鉛直方向Ｄｖに延びる。初期状態では、鋼管８は、建方治具９により仮止めされている。建方治具９は、鋼管８の直線部に取り付けられている。４つの建方治具９が、４つの直線部にそれぞれ取り付けられている。

【0023】

〔溶接システムの概要〕
まず、図１及び図２を参照して、溶接システム１００の概要を説明する。溶接システム１００は、溶接ロボット１と、ガイドレール２と、撮影装置３と、溶接電源４と、ワイヤ送給装置５と、システム制御装置６と、を備える。

【0024】

溶接ロボット１は、制御部３１と、複数のモータ３２と、溶接トーチ１３とを備える。制御部３１は、溶接ロボット１の動作を制御する。制御部３１は、システム制御装置６と通信可能に接続されており、システム制御装置６による制御を受けて溶接ロボット１の動作を制御する。なお、制御部３１は、システム制御装置６に設けられていても良い。
モータ３２は、溶接ロボット１を駆動させるモータである。モータ３２は、溶接ロボット１をガイドレール２に沿って移動させるサーボモータを含む。

【0025】

溶接トーチ１３は、鋼管８の端部同士の溶接に用いられる。溶接トーチ１３による溶接は、例えばアーク溶接によって行われる。溶接トーチ１３内には、溶接ワイヤ１１３が配置されている。

【0026】

図１に示されるように、ガイドレール２は、鋼管８に沿って配置される。ガイドレール２は、鋼管８の周方向に環状に、鋼管８を囲むように配置される。溶接ロボット１は、ガイドレール２に沿って移動可能である。
以下、溶接ロボット１がガイドレール２に沿って移動する方向を、走行方向Ｄｒと称する。すなわち、走行方向Ｄｒは、ガイドレール２が延びる方向である。また、鉛直方向Ｄｖ及び走行方向Ｄｒに直交する方向を、近接隔離方向Ｄｈと称する。例えば、鋼管８の直線部においては、近接隔離方向Ｄｈは、鋼管８の面に直交する方向である。

【0027】

撮影装置３は、溶接ロボット１に取り付けられる。撮影装置３は、溶接前のセンシング処理において鋼管８の溶接部位、及び建方治具９を撮影する。また、撮影装置３は、溶接処理において溶接ロボット１による溶接の様子を撮影する。撮影装置３は、例えばカメラである。撮影装置３はシステム制御装置６と通信可能に接続されており、撮影装置３が取得した画像又は動画（以下、撮影結果と言う）はシステム制御装置６に送信される。

【0028】

溶接電源４は、ワイヤ送給装置５へ電力を供給する。溶接電源４は、鋼管８と溶接トーチ１３との間に電圧を印加する。ワイヤ送給装置５は、溶接トーチ１３へ溶接ワイヤ１１３を供給する。溶接トーチ１３は、溶接トーチ用ケーブル８０を介して、ワイヤ送給装置５と接続される。

【0029】

システム制御装置６は、溶接システム１００の動作を制御する。システム制御装置６は、具体的には、溶接ロボット１、溶接電源４及びワイヤ送給装置５の動作を制御する。
溶接ロボット１は、制御ケーブル７０を介して、システム制御装置６と接続される。制御ケーブル７０は、システム制御装置６が送信した信号であって溶接ロボット１を制御する制御信号を溶接ロボット１に伝送する。

【0030】

〔溶接ロボットの構成〕
次に、図１及び図３を参照して、溶接ロボット１の構成を説明する。
溶接ロボット１は、本体部１１と、溶接トーチ１３と、支持部１４と、を備える。
本体部１１は、溶接ロボット１の基台である。本体部１１は、制御部３１及びモータ３２を備える。本体部１１は、ガイドレール２に取り付けられるスライド部１２を備える。溶接ロボット１は、スライド部１２がガイドレール２の上を摺動することで、走行方向Ｄｒに移動する。スライド部１２は、モータ３２（サーボモータ）が駆動することでガイドレール２の上を摺動する。

【0031】

支持部１４は、本体部１１と溶接トーチ１３との間に設けられ、溶接トーチ１３を支持する。支持部１４は、ケース２１と、ブラケット２２と、パネル２３と、ホルダ２４と、を有する。
ケース２１は、本体部１１の外側を覆うように設けられる。ケース２１は、例えばケース２１の内部に構成された送り機構により、本体部１１に対して、近接隔離方向Ｄｈへ移動可能とされている。ケース２１とブラケット２２とにより、移動部３３が構成される。移動部３３は、ケース２１を本体部１１に対して近接隔離方向Ｄｈへ移動させることで、溶接トーチ１３を鋼管８に対して近接離隔させることができる。

【0032】

ブラケット２２は、ケース２１に接続される。ブラケット２２は、ケース２１の下端から、鉛直方向Ｄｖの下方へ延びる。パネル２３は、ブラケット２２の下端に接続される。ホルダ２４は、パネル２３の下面に接続される。ホルダ２４に、溶接トーチ１３が支持されている。

【0033】

パネル２３は、ブラケット２２に対して、走行方向Ｄｒに平行な軸線３４１回りに回動可能とされている。ブラケット２２とパネル２３とにより、第１の角度調整部３４が構成される。
ホルダ２４は、パネル２３に対して、パネル２３の表面と直交する軸線３５１回りに回動可能とされている。パネル２３とホルダ２４とにより、第２の角度調整部３５が構成される。

【0034】

図４及び図５を参照して、第１の角度調整部３４について詳述する。
図４に示されるように、第１の角度調整部３４は、パネル２３のブラケット２２に対する角度を調整することで、溶接トーチ１３のねらい角Ａｗを調整する。ねらい角Ａｗは、溶接トーチ１３の先端に支持された溶接ワイヤ１１３の鉛直方向Ｄｖの向きである。ねらい角Ａｗは、鋼管８の溶接部位の状態に応じて適切に調整される。
なお、図４においては、溶接トーチ１３のねらい角Ａｗは調整されるものの、溶接トーチ１３の先端の溶接ワイヤ１１３は鋼管８の溶接部位に接触又は近接しており、溶接トーチ１３による鋼管８の溶接が可能となっている。溶接トーチ１３による溶接が可能な範囲内における溶接トーチ１３の位置を、溶接位置Ｐｗと称する。

【0035】

また、本実施形態においては、図５に示されるように、第１の角度調整部３４は、溶接トーチ１３を、溶接位置Ｐｗから、溶接トーチ１３が建方治具９と干渉しない退避位置Ｐｒまで退避させる退避機構を兼ねている。すなわち、第１の角度調整部３４は、溶接トーチ１３を軸線３４１回りに大きく回動させることにより、溶接ワイヤ１１３を鋼管８の溶接部位から離間させ、退避位置Ｐｒまで移動させる。退避位置Ｐｒは、溶接ワイヤ１１３及びこれを支持する溶接トーチ１３の先端部が建方治具９と干渉しないときの溶接トーチ１３の位置である。

【0036】

図６及び図７を参照して、第２の角度調整部３５について詳述する。
図６に示されるように、第２の角度調整部３５は、ホルダ２４のパネル２３に対する角度を調整することで、溶接トーチ１３のトーチ角Ａｔを調整する。トーチ角Ａｔは、溶接トーチ１３の先端に支持された溶接ワイヤ１１３の走行方向Ｄｒの向きである。トーチ角Ａｔは、鋼管８の溶接部位の状態、及び溶接ロボット１と建方治具９との相対位置に応じて適切に調整される。
図６においては、溶接トーチ１３のトーチ角Ａｔは０となっている。このときの溶接トーチ１３の位置を、正立溶接位置Ｐｗ０とする。すなわち、溶接トーチ１３が正立溶接位置Ｐｗ０に位置するとき、溶接トーチ１３は、溶接方向（走行方向Ｄｒ）に対して直角に正立し、溶接方向が双方向いずれであっても同条件で溶接を行うことができる。

【0037】

また、図７に示されるように、第２の角度調整部３５は、溶接トーチ１３のトーチ角Ａｔを変更し、溶接トーチ１３を傾斜させて、溶接トーチ１３の先端を鋼管８と建方治具９との間に潜り込ませる。これにより、鋼管８のうち建方治具９に覆われる部分の溶接を行うことができる。このときの溶接トーチ１３の位置を、傾斜溶接位置Ｐｗ１とする。
なお、これらの角度調整部３４、３５は、いずれもモータ３２の駆動により動作する。

【0038】

図８及び図９に示されるように、撮影装置３は、姿勢調整機構４０を介して溶接ロボット１に取り付けられる。撮影装置３は、溶接トーチ１３の姿勢に影響されない状態で溶接ロボット１に取り付けられている。姿勢調整機構４０及び撮影装置３は、溶接ロボット１の走行の際にも建方治具９と干渉しない位置に設けられる。

【0039】

一対の撮影装置３及び一対の姿勢調整機構４０が、溶接ロボット１の幅方向の両側に設置される。なお、溶接ロボット１の幅方向とは、走行方向Ｄｒと平行な方向である。一対の撮影装置３を設けることにより、溶接ロボット１が走行方向Ｄｒの双方向いずれに向かって走行しても、一方の撮影装置３により溶接ロボット１の前方の溶接部位、すなわちこれから溶接する部位を撮影し、他方の撮影装置３により溶接ロボット１の後方の溶接部位、すなわち溶接された部位を撮影することができる。

【0040】

図９に示されるように、姿勢調整機構４０は、レール４０１と、スライダ４０２と、アーム４０３と、マウント４０４とを有する。
レール４０１は、ケース２１に取り付けられる。レール４０１は、鉛直方向Ｄｖに沿って延びる。スライダ４０２は、レール４０１に、レール４０１に沿って移動可能に取り付けられる。スライダ４０２は、レール４０１の任意の位置で停止可能である。これにより、撮影装置３を、溶接ロボット１に対して鉛直方向Ｄｖの任意の位置へ移動させることができる。
アーム４０３は、スライダ４０２から延びる。アーム４０３の先端には、マウント４０４が取り付けられる。マウント４０４には、撮影装置３が支持される。撮影装置３は、マウント４０４に対して鉛直方向Ｄｖの軸線まわりに回動可能に取り付けられる。これにより、撮影装置３を、鉛直方向Ｄｖに沿った軸線回りの任意の角度に回動させることができる。
このように、撮影装置３は、溶接ロボット１に対して鉛直方向Ｄｖの任意の位置へ移動可能であり、かつ鉛直方向Ｄｖに沿った軸線回りの任意の角度に回動可能である。これにより、撮影装置３の撮影アングルの自由度を高めることができる。

【0041】

また、スライダ４０２は、レール４０１の上方へ抜き出すことができる。これにより、撮影装置３は、溶接ロボット１から着脱可能である。

【0042】

〔溶接システムの制御系〕
次に、図１０及び図１１を参照して、溶接システム１００の制御系について説明する。
図１０は、実施形態におけるシステム制御装置６のハードウェア構成の一例を示す図である。システム制御装置６は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサ９１とメモリ９２とを備え、プログラムを実行する。システム制御装置６は、プログラムの実行によって制御部６１、通信部６２、入力部６３、記憶部６４及び出力部６５を備える装置として機能する。

【0043】

より具体的には、システム制御装置６は、プロセッサ９１が記憶部６４に記憶されているプログラムを読み出し、読み出したプログラムをメモリ９２に記憶させる。プロセッサ９１が、メモリ９２に記憶させたプログラムを実行することによって、システム制御装置６は、制御部６１、通信部６２、入力部６３、記憶部６４及び出力部６５を備える装置として機能する。

【0044】

制御部６１は、システム制御装置６が備える各種機能部の動作を制御する。制御部６１は、例えば溶接ロボット１の動作を制御する。制御部６１は、例えば溶接ロボット１に溶接を実行させる。制御部６１は、例えば溶接ロボット１の動作の制御に際して、溶接電源４の動作やワイヤ送給装置５の動作を制御することで溶接ロボット１の動作を制御することもある。制御部６１の他の機能については後述する。

【0045】

通信部６２は、システム制御装置６を外部装置に接続するための通信インタフェースを含んで構成される。通信部６２は、有線又は無線を介して外部装置と通信する。外部装置は、例えば溶接ロボット１である。通信部６２は、例えば制御ケーブル７０を介して溶接ロボット１と通信する。通信部６２は、例えば溶接ロボット１に制御信号を送信する。外部装置は、例えば撮影装置３である。通信部６２は、撮影装置３との通信によって、撮影結果を取得する。外部装置は、例えば溶接電源４である。外部装置は、例えばワイヤ送給装置５である。

【0046】

通信部６２は、例えば制御ケーブル７０を介して溶接ロボット１の位置に関する情報（以下、溶接ロボット位置情報と言う）を取得する。溶接ロボット位置情報は、例えば溶接ロボット１の移動に関するサーボモータ（モータ３２）の制御の目標値（以下、単に目標値とも言う）である。

【0047】

入力部６３は、マウスやキーボード、タッチパネル等の入力装置を含んで構成される。入力部６３は、これらの入力装置をシステム制御装置６に接続するインタフェースとして構成されてもよい。入力部６３は、システム制御装置６に対する各種情報の入力を受け付ける。入力部６３には、例えば溶接の開始の指示が入力される。

【0048】

記憶部６４は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などのコンピュータ読み出し可能な記憶媒体装置を用いて構成される。記憶部６４は、システム制御装置６自体を含む溶接システム１００に関する各種情報を記憶する。記憶部６４は、例えば通信部６２又は入力部６３を介して入力された情報を記憶する。記憶部６４は、例えば制御部６１による処理の実行により生じた各種情報を記憶する。記憶部６４は、例えば撮影装置３が取得した撮影結果を記憶する。
記憶部６４は、例えば前記目標値（溶接ロボット位置情報）を記憶する。
記憶部６４は、予め建方治具９の形状を示す建方治具形状情報を記憶する。建方治具形状情報は、建方治具９の幅を示す幅情報を含む。建方治具形状情報は、建方治具９の側面であって鋼管８とは反対側の側面の高さ（以下、建方治具９の高さとも称する）、及び建方治具９の側面であって鋼管８側の側面の高さ（以下、建方治具９の底面の鋼管８からの高さとも称する）を示す高さ情報を含む。
記憶部６４は、予め、第２の角度調整部３５による軸線３５１回りの溶接トーチ１３の回動可能範囲（以下、トーチ角Ａｔの可動範囲とも称する）、及び溶接トーチ１３の先端の溶接ワイヤ１１３の可動な長さの範囲（以下、溶接トーチ１３の可動半径とも称する）を記憶する。
記憶部６４は、予め、溶接トーチ１３を溶接位置Ｐｗから退避位置Ｐｒへ移動させるための動作に関する退避動作情報を記憶する。退避動作情報は、例えば、溶接位置Ｐｗから退避位置Ｐｒへの溶接トーチ１３の回動量を含む。

【0049】

出力部６５は、各種情報を出力する。出力部６５は、例えばＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイや液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ等の表示装置を含んで構成される。出力部６５は、これらの表示装置をシステム制御装置６に接続するインタフェースとして構成されてもよい。出力部６５は、例えば入力部６３に入力された情報を出力する。
出力部６５は、例えば制御部６１による処理の実行の結果を表示してもよい。例えば、出力部６５は、溶接トーチ１３が建方治具９と干渉しない退避位置Ｐｒに溶接トーチ１３を退避させているか否かとともに、溶接ロボット１により鋼管８のうち建方治具９に覆われる部分の溶接が行われているか否か、等を判別可能に表示してもよい。例えば、溶接ロボット１の各軸の現在位置をユーザインタフェースに表示しており、この表示の結果、ユーザは、溶接トーチ１３が退避位置Ｐｒに退避していることや、溶接ロボット１が鋼管８のうち建方治具９に覆われる部分の溶接を行っていることを判別できる。
また、出力部６５は、音声により、溶接トーチ１３が建方治具９と干渉しない退避位置Ｐｒに溶接トーチ１３を退避させているか否かとともに、溶接ロボット１により鋼管８のうち建方治具９に覆われる部分の溶接が行われているか否か、等を判別可能に出力してもよい。

【0050】

図１１は、本実施形態における制御部６１の機能構成の一例を示す図である。制御部６１は、データ取得部６１０、溶接ロボット制御部６２０、記憶制御部６３０、入力制御部６４０及び出力制御部６５０を備える。

【0051】

データ取得部６１０は、記憶部６４に記憶された撮影装置３の撮影結果を取得する。データ取得部６１０は、記憶部６４に記憶された溶接ロボット位置情報を取得する。データ取得部６１０は、記憶部６４に予め記憶されている建方治具形状情報を取得する。データ取得部６１０は、記憶部６４に予め記憶されているトーチ角Ａｔの可動範囲、及び溶接トーチ１３の可動半径を取得する。データ取得部６１０は、記憶部６４に予め記憶されている退避動作情報を取得する。

【0052】

溶接ロボット制御部６２０は、溶接ロボット１の動作を制御する。溶接ロボット制御部６２０は、溶接実行制御部６２１、位置情報取得部６２２（取得部）、接触判定部６２３（判定部）、退避処理実行制御部６２４（制御部）及び溶接終了判定部６２５を備える。

【0053】

溶接実行制御部６２１は、溶接ロボット１の動作を制御して溶接ロボット１に溶接を実行させる。溶接実行制御部６２１の制御により、溶接ロボット１はガイドレール２上を移動しつつ鋼管８の溶接を行う。

【0054】

位置情報取得部６２２は、建方治具９の位置に関する情報である建方治具位置情報を取得する。

【0055】

建方治具位置情報の取得について詳述する。
例えば、建方治具９の幅方向の中央の位置にマーカを付しておく。マーカの一例は、ＱＲコード（登録商標）（Quick Response Code）である。なお、建方治具９の幅方向とは、走行方向Ｄｒと平行な方向である。溶接前のセンシング処理において、溶接ロボット１をガイドレール２に沿って移動させながら、撮影装置３により建方治具９に付されたマーカを撮影する。撮影装置３が取得した撮影結果は、通信部６２を介して記憶部６４に記憶される。なお、例えば、撮影装置３による撮影の開始時に、走行方向Ｄｒに沿う軸（１次元の座標）の原点を設定する。軸の原点は、任意に設定可能であり、記憶部６４に記憶されている。例えば、軸の原点は、入力部６３に撮影の開始の指示が入力された時における溶接ロボット１の位置とすることができる。
位置情報取得部６２２は、記憶部６４及びデータ取得部６１０を介して撮影装置３から撮影結果を取得する。位置情報取得部６２２は、撮影装置３が取得した撮影結果に対して画像認識処理を行うことによって、マーカの位置を特定する。マーカの位置は、上記１次元の座標で示される。位置情報取得部６２２は、このマーカの位置を、建方治具位置情報として取得する。すなわち、この場合、建方治具位置情報は、建方治具９の幅方向の中央の位置である。建方治具９の幅方向の中央の位置は、上記１次元の座標で示される。

【0056】

また、位置情報取得部６２２は、記憶部６４及びデータ取得部６１０を介して、溶接ロボット位置情報を取得する。
また、位置情報取得部６２２は、記憶部６４及びデータ取得部６１０を介して、建方治具形状情報を取得する。

【0057】

位置情報取得部６２２は、溶接トーチ１３が建方治具９に接触するときの溶接ロボット１の位置（以下、接触位置とも称する）に関する情報である接触位置情報を取得する。具体的には、位置情報取得部６２２は、建方治具位置情報（上記においては建方治具９の幅方向の中央の位置）と、建方治具形状情報に含まれる幅情報とに基づき、溶接ロボット１の接触位置を算出する。溶接ロボット１の接触位置は、上記１次元の座標で示される。

【0058】

位置情報取得部６２２は、溶接トーチ１３を傾斜させて鋼管８のうち建方治具９で覆われる部分の溶接を開始するときの溶接ロボット１の位置（以下、傾斜溶接開始位置とも称する）に関する情報である傾斜溶接開始位置情報を取得する。具体的には、位置情報取得部６２２は、溶接ロボット１の接触位置から、上記１次元の座標において所定の余裕代αだけ手前の位置を、溶接ロボット１の傾斜溶接開始位置として算出する。溶接ロボット１の傾斜溶接開始位置は、上記１次元の座標で示される。なお、所定の余裕代αは、予め記憶部６４に記憶されている。

【0059】

なお、位置情報取得部６２２は、建方治具位置情報、接触位置情報、及び傾斜溶接開始位置情報を、後述する初期溶接処理の開始前に取得してもよい。

【0060】

接触判定部６２３は、接触位置情報又は傾斜溶接開始位置情報と、溶接ロボット位置情報とに基づき、溶接を続けると溶接トーチ１３が建方治具９に接触するか否かを判定する接触判定処理を実行する。

【0061】

接触判定処理について詳述する。
例えば、接触判定部６２３は、位置情報取得部６２２に接触位置情報又は傾斜溶接開始位置情報を取得させる。接触判定部６２３は、位置情報取得部６２２に溶接ロボット位置情報を取得させ、取得された溶接ロボット位置情報に基づいて、走行中の溶接ロボット１の位置（以下、走行位置とも言う）を推定する。走行位置は、上記１次元の座標で示される。接触判定部６２３は、推定される走行位置と、接触位置情報又は傾斜溶接開始位置情報とに基づき、溶接を続けると溶接トーチ１３が建方治具９に接触するか否かを判定する。例えば、接触判定部６２３は、溶接ロボット１の走行位置が傾斜溶接開始位置に到達したか否かを判定することで、溶接を続けると溶接トーチ１３が建方治具９に接触するか否かを判定する。接触判定部６２３は、溶接ロボット１の走行位置が接触位置に到達したか否かを判定することで、溶接を続けると溶接トーチ１３が建方治具９に接触するか否かを判定してもよい。

【0062】

退避処理実行制御部６２４は、退避処理を実行する。退避処理は、溶接トーチ１３を、溶接位置Ｐｗから、溶接トーチ１３が建方治具９と干渉しない退避位置Ｐｒに退避させる処理を含む。退避処理は、溶接トーチ１３を傾斜させて、鋼管８のうち建方治具９で覆われる部分の溶接を行う処理を含む。

【0063】

退避処理について、図１２を参照して詳述する。
退避処理実行制御部６２４は、溶接ロボット１の走行位置が傾斜溶接開始位置に到達したと判定されると、第２の角度調整部３５により溶接トーチ１３のトーチ角Ａｔを変更させながら（溶接位置Ｐｗ１）、鋼管８のうち建方治具９で覆われる部分の前半分の溶接を行う。なお、このとき、溶接ロボット１の移動は中断しない。具体的には、退避処理実行制御部６２４は、記憶部６４及びデータ取得部６１０を介して、建方治具形状情報を取得する。退避処理実行制御部６２４は、記憶部６４及びデータ取得部６１０を介して、トーチ角Ａｔの可動範囲及び溶接トーチ１３の可動半径を取得する。退避処理実行制御部６２４は、建方治具形状情報に含まれる幅情報及び高さ情報と、トーチ角Ａｔの可動範囲と、溶接トーチ１３の可動半径とに基づき、鋼管８のうち建方治具９で覆われる部分の前半分の溶接を行うよう制御する。

【0064】

上記前半分の溶接が終了すると、退避処理実行制御部６２４は、溶接ロボット１を停止させるとともに、溶接ロボット１による溶接を中断する。退避処理実行制御部６２４は、第２の角度調整部３５により溶接トーチ１３のトーチ角Ａｔを０まで戻し、第１の角度調整部３４により溶接トーチ１３を溶接位置Ｐｗ（Ｐｗ１）から退避位置Ｐｒに退避させる。具体的には、退避処理実行制御部６２４は、記憶部６４及びデータ取得部６１０を介して、退避動作情報を取得する。退避処理実行制御部６２４は、退避動作情報に基づき、溶接トーチ１３を溶接位置Ｐｗから退避位置Ｐｒへ移動させる。
その後、退避処理実行制御部６２４は、溶接ロボット１を走行方向Ｄｒに所定距離だけ移動させ、建方治具９を跨いで通過させる。すなわち、退避処理実行制御部６２４は、位置情報取得部６２２により取得された建方治具形状情報に含まれる幅情報に基づき、溶接トーチ１３が建方治具９に接触しない位置まで溶接ロボット１を走行方向Ｄｒに移動させる。

【0065】

溶接ロボット１を所定距離だけ移動させると、退避処理実行制御部６２４は、溶接ロボット１の移動を停止させ、第１の角度調整部３４により溶接トーチ１３を退避位置Ｐｒから溶接位置Ｐｗ（Ｐｗ２）まで、鋼管８に接近させる。退避処理実行制御部６２４は、溶接ロボット１の移動を再開させ、第２の角度調整部３５により溶接トーチ１３のトーチ角Ａｔを変更させながら（溶接位置Ｐｗ２）、鋼管８のうち建方治具９で覆われる部分の溶接を行う。退避処理実行制御部６２４は、建方治具形状情報に含まれる幅情報及び高さ情報と、トーチ角Ａｔの可動範囲と、溶接トーチ１３の可動半径とに基づき、鋼管８のうち建方治具９で覆われる部分の後半分の溶接を行うよう制御する。

【0066】

溶接終了判定部６２５は、初期溶接終了条件が満たされるか否かを判定する。初期溶接終了条件は、溶接ロボット１による初期溶接を終了する条件である。初期溶接終了条件は、例えば、溶接ロボット１が予め定められた位置（以下、溶接終了位置とも言う）に到達した、という条件である。この場合、溶接終了判定部６２５は、例えば位置情報取得部６２２に溶接ロボット位置情報を取得させ、取得された溶接ロボット位置情報に基づいて、走行中の溶接ロボット１の位置（走行位置）を推定する。溶接終了判定部６２５は、推定される走行位置が溶接終了位置か否かを判定することで、初期溶接終了条件が満たされたか否かを判定する。
なお、初期溶接終了条件は、例えば溶接ロボット１による溶接が開始されてから所定の時間経過した、という条件であってもよい。

【0067】

記憶制御部６３０は、各種情報を記憶部６４に記録する。記憶制御部６３０は、例えば制御部６１の動作によって生じた各種情報を記憶部６４に記録する。制御部６１の動作によって生じた情報は、例えば溶接ロボット制御部６２０による溶接ロボット１の制御の内容を示す情報である。

【0068】

入力制御部６４０は、入力部６３の動作を制御する。
出力制御部６５０は、出力部６５の動作を制御する。例えば、出力制御部６５０は、溶接トーチ１３が建方治具９と干渉しない退避位置Ｐｒに溶接トーチ１３を退避させているか否かとともに、溶接ロボット１により鋼管８のうち建方治具９に覆われる部分の溶接が行われているか否か、等を判別可能に出力部６５に表示させる。出力制御部６５０は、出力部６５に、音声により、溶接トーチ１３が建方治具９と干渉しない退避位置Ｐｒに溶接トーチ１３を退避させているか否かとともに、溶接ロボット１により鋼管８のうち建方治具９に覆われる部分の溶接が行われているか否か、等を判別可能に出力させてもよい。

【0069】

〔溶接システムが実行する制御例〕
図１３～１８を参照して、溶接システムが実行する制御例について説明する。
図１３は、本実施形態におけるシステム制御装置６が実行する処理の全体の流れの一例を示す第１のフローチャートである。

【0070】

まず、溶接の事前準備として、溶接部位の形状及び状態や、建方治具９の位置を把握するためのセンシング処理Ｓ１が行われる。
まず、溶接ロボット１をガイドレール２に沿って移動させながら、撮影装置３により、鋼管８の溶接部位の全周を連続して撮影する（ステップＳ１０１）。例えば、撮影装置３による撮影の開始時に、走行方向Ｄｒに沿う軸（１次元の座標）の所定位置を原点として登録し、原点位置から溶接ロボット１を一周させる。撮影装置３で撮影した溶接部位の画像に対して画像処理を行って、溶接部位の形状（例えば、鋼管８の角部の情報）や状態（例えば、開先情報）を判別する。
また、位置情報取得部６２２は、撮影装置３による撮影結果を用いて、建方治具位置情報を取得する（ステップＳ１０２）。

【0071】

図１６に示されるように、鋼管８の溶接部位は、建方治具９により４つの区画Ｒｎ（Ｒ１～Ｒ４）に分割されている。センシング処理Ｓ１は、溶接部位の全周、すなわち区画Ｒ１からＲ４までの全周を連続して行われる。

【0072】

センシング処理Ｓ１が終了すると、建方治具９により鋼管８を仮止めした状態で、鋼管８の端部同士を溶接する初期溶接処理Ｓ２が行われる。初期溶接処理Ｓ２においては、建方治具９の位置で退避処理が実行される。これにより、建方治具９が鋼管８に取り付けられていても、溶接ロボット１を、建方治具９との接触を防止しつつ建方治具９を跨いで通過させることができ、建方治具９を跨いだ連続的な溶接を行うことができる。

【0073】

具体的には、従来は、区画Ｒ１～Ｒ４毎に初期溶接が行われていた。すなわち、例えば、区画Ｒ１について初期溶接を行い、その後、建方治具９を避けるために溶接トーチ１３を一旦取り外して溶接ロボット１を次の区画Ｒ２に移動させ、溶接トーチ１３を再度取り付け、区画Ｒ２について初期溶接を行う、という作業が繰り返されていた。
本実施形態においては、建方治具９の位置で退避処理を実行することにより、図１７に示されるように、例えば、区画Ｒ２、Ｒ１、Ｒ４、Ｒ３の順に、鋼管８の溶接部位の全周の初期溶接を連続して行うことができる（溶接Ｗ１～溶接Ｗ４）。

【0074】

なお、鋼管８の全周溶接は、基本的に、複数回繰り返される。例えば、鋼管８の溶接部位の一周分の溶接Ｗ１～溶接Ｗ４を連続して行った後、溶接ロボット１の走行方向を反転させて、区画Ｒ３、Ｒ４、Ｒ１、Ｒ２の順に、鋼管８の溶接部位の一周分の溶接Ｗ５～溶接Ｗ８を連続して行うことが好ましい。このように、溶接ロボット１の走行方向を一周毎に反転させることにより、制御ケーブル７０や溶接トーチ用ケーブル８０の鋼管８への巻き付きを防止できる。
なお、初期溶接処理Ｓ２の詳細は後述する。

【0075】

初期溶接処理Ｓ２により鋼管８の溶接に所定の強度が得られると、初期溶接処理Ｓ２は終了する。初期溶接処理Ｓ２は、例えば、鋼管８の溶接部位の全周溶接が予め決められた回数行われたときに、終了すると判断される。

【0076】

初期溶接処理Ｓ２が終了すると、建方治具９を鋼管８から取り外し、この状態で鋼管８の端部同士を溶接する本溶接処理Ｓ３が行われる。
図１８に示されるように、本溶接処理Ｓ３は、鋼管８の溶接部位の全周を連続して行われる。本溶接処理Ｓ３においては、退避処理を実施しない。また、鋼管８の全周溶接は、基本的に、複数回繰り返される。初期溶接処理Ｓ２と同様に、本溶接処理Ｓ３においても、制御ケーブル７０や溶接トーチ用ケーブル８０の鋼管８への巻き付きを防止するために、溶接ロボット１の走行方向を一周毎に反転させて溶接（溶接Ｗ１～Ｗ３）を行うことが好ましい。

【0077】

初期溶接処理Ｓ２について、図１４を参照して詳述する。
図１４は、本実施形態におけるシステム制御装置６が実行する初期溶接処理Ｓ２の全体の流れの一例を示す第２のフローチャートである。

【0078】

まず、入力部６３に初期溶接の開始の指示が入力される（ステップＳ２０１）。初期溶接の開始の指示は、例えばユーザによって入力部６３に入力される。次に、溶接実行制御部６２１が溶接ロボット１の動作を制御して溶接ロボット１に溶接を開始させる（ステップＳ２０２）。溶接ロボット１は、ガイドレール２に沿って移動しながら鋼管８の溶接を行う。このとき、溶接トーチ１３は溶接位置Ｐｗとなっている。

【0079】

次に、位置情報取得部６２２は、溶接ロボット位置情報を取得する（ステップＳ２０３）。接触判定部６２３は、建方治具位置情報と、溶接ロボット位置情報と、幅情報とを用いて、溶接を続けると溶接トーチ１３が建方治具９に接触するか否かを判定する（ステップＳ２０４）。
溶接を続けても溶接トーチ１３が建方治具９に接触しないと判定される場合（ステップＳ２０４：ＮＯ）、溶接終了判定部６２５は初期溶接終了条件が満たされたか否かを判定する（ステップＳ２０５）。初期溶接終了条件が満たされた場合（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）、溶接実行制御部６２１は、溶接ロボット１に溶接の中止を指示し、初期溶接処理Ｓ２が終了する（ステップＳ２０６）。
一方、初期溶接終了条件が満たされない場合（ステップＳ２０５：ＮＯ）、ステップＳ２０３の処理に戻る。この場合、溶接ロボット１による溶接は継続される。

【0080】

一方、溶接を続けると溶接トーチ１３が建方治具９に接触すると判定される場合（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）、退避処理実行制御部６２４に退避処理の実行の指示が入力され、退避処理実行制御部６２４は、退避処理を実行する（ステップＳ２０７）。退避処理が終了すると、ステップＳ２０３の処理に戻る。

【0081】

退避処理（ステップＳ２０７）について、図１５を参照して詳述する。
図１５は、本実施形態におけるシステム制御装置６が実行する退避処理の流れの一例を示す第３のフローチャートである。

【0082】

まず、退避処理実行制御部６２４は、退避処理の実行の指示を受けると、溶接トーチ１３のトーチ角Ａｔを変更させながら、鋼管８のうち建方治具９に覆われる部分の前半分を溶接する（ステップＳ２１１）。その後、退避処理実行制御部６２４は、溶接ロボット１を停止し、溶接を中断する。また、退避処理実行制御部６２４は、溶接トーチ１３のトーチ角Ａｔを０に戻し、溶接トーチ１３を溶接位置Ｐｗから退避位置Ｐｒに移動させる（ステップＳ２１２）。その後、退避処理実行制御部６２４は、溶接ロボット１を走行方向Ｄｒに所定距離だけ移動させ、建方治具９を跨いで通過させる（ステップＳ２１３）。その後、退避処理実行制御部６２４は、溶接ロボット１を再度停止させ、溶接トーチ１３を退避位置Ｐｒから溶接位置Ｐｗに戻す（ステップＳ２１４）。その後、退避処理実行制御部６２４は、溶接ロボット１の移動を再開させ、溶接トーチ１３のトーチ角Ａｔを変更させながら、鋼管８のうち建方治具９に覆われる部分の後半分を溶接する（ステップＳ２１５）。これにより、退避処理が終了する。

【0083】

本実施形態に係る溶接システム１００は、鋼管８に沿って配置されたガイドレール２を移動しつつ鋼管８を溶接する溶接ロボット１、を制御するための溶接システム１００であって、鋼管８に取り付けられた建方治具９の位置に関する建方治具位置情報を取得する位置情報取得部６２２を備える。
したがって、建方治具９を、例えば鋼管８の直線部を含む、鋼管８の任意の部分に取り付けた場合であっても、位置情報取得部６２２により建方治具９の位置に関する建方治具位置情報を取得し、この建方治具位置情報に基づき溶接ロボット１を容易かつ精度よく制御することが可能となる。

【0084】

また、溶接システム１００は、位置情報取得部６２２により取得された建方治具位置情報を用い、溶接を続けると溶接トーチ１３が建方治具９に接触するか否かを判定する接触判定部６２３を備える。
これにより、溶接ロボット１による鋼管８の溶接中における、建方治具９と溶接トーチ１３との接触の可能性を自動的に判定することができる。

【0085】

また、溶接システム１００は、接触判定部６２３が溶接を続けると溶接トーチ１３が建方治具９に接触すると判定した場合に、溶接トーチ１３が建方治具９と干渉しない退避位置Ｐｒに溶接トーチ１３を退避させる退避処理実行制御部６２４を備える。
建方治具９の位置では溶接トーチ１３を一時的に退避位置Ｐｒとすることで、溶接ロボット１を、建方治具９との接触を防止しつつ建方治具９を跨いで通過させることができる。したがって、建方治具９を跨いだ連続的な溶接を行うことができ、作業効率を向上させることができる。

【0086】

また、位置情報取得部６２２は、建方治具位置情報とともに、建方治具９の幅を示す幅情報を取得する。
幅情報の取得により、建方治具９の配置をより正確に把握することができるため、建方治具９と溶接ロボット１との接触をより確実に防止することができる。

【0087】

また、溶接システム１００は、位置情報取得部６２２により取得された建方治具位置情報及び幅情報に基づき、溶接トーチ１３を傾斜させて、鋼管８のうち建方治具９で覆われる部分の溶接を行う退避処理実行制御部６２４を備える。
これにより、鋼管８のうち建方治具９で覆われる部分の溶接を、通常の鋼管８の溶接（すなわち、鋼管８のうち建方治具９で覆われていない部分の溶接）と連続して行うことができる。したがって、鋼管８のうち建方治具９で覆われる部分を個別に溶接する作業が不要となり、作業効率を向上させることができる。

【0088】

また、溶接システム１００は、溶接トーチ１３が建方治具９と干渉しない退避位置Ｐｒに溶接トーチ１３を退避させているか否か、又は、鋼管８のうち建方治具９で覆われる部分の溶接が行われているか否か、を判別可能に出力部６５に表示させる出力制御部６５０、を備える。
これにより、ユーザは、溶接トーチ１３が退避位置Ｐｒに退避していることや、溶接ロボット１が鋼管８のうち建方治具９に覆われる部分の溶接を行っていることを容易に判別できる。

【0089】

また、溶接システム１００は、溶接ロボット１に取り付けられる撮影装置３をさらに備え、位置情報取得部６２２は、撮影装置３が取得した撮影結果に基づき、建方治具位置情報を取得する。
また、溶接システム１００は、建方治具９の幅方向における中央の位置に付されたマーカ、を備え、位置情報取得部６２２は、撮影装置３がマーカを撮影して取得した撮影結果に基づき、建方治具位置情報を取得する。
これにより、撮影装置３が取得した撮影結果を用いて、建方治具位置情報を自動的に取得することができる。

【0090】

〔第２実施形態〕
以下、図１９～２１を参照し、本発明の第２実施形態に係る溶接システム１００を説明する。
本実施形態においては、溶接システム１００は２台の溶接ロボット１を備える。１つのガイドレール２に２台の溶接ロボット１を設置し、鋼管８の溶接を半周ずつ分担させる。すなわち、１台の溶接ロボット１は鋼管８の半周の溶接を行う。なお、本実施形態の溶接システム１００の構成及び作用は、２台の溶接ロボット１を備える点を除き、第１実施形態の溶接システム１００と同様であるため、重複する説明は省略する。

【0091】

第１実施形態と同様に、初期状態では、鋼管８は建方治具９により仮止めされている。鋼管８の溶接部位は、建方治具９により区画Ｒ１～Ｒ４に分割されている。
図１９に示されるように、本実施形態では、区画Ｒ３および区画Ｒ２を領域Ａとし、区画Ｒ４および区画Ｒ１を領域Ｂとする。溶接ロボット１を、領域Ａ、Ｂにそれぞれ配置する。ただし、２台の溶接ロボット１は、同じガイドレール２を共用している。

【0092】

センシング処理Ｓ１においては、２台の溶接ロボット１が領域Ａ、Ｂのそれぞれを走行し、２台の溶接ロボット１により、鋼管８の溶接部位の半周のセンシングが並行して行われる。

【0093】

図２０に示されるように、初期溶接処理Ｓ２においては、２台の溶接ロボット１が領域Ａ、Ｂのそれぞれを走行し、２台の溶接ロボット１により、鋼管８の溶接部位の半周の初期溶接が並行して行われる。
すなわち、領域Ａでは、例えば、一方の溶接ロボット１により、区画Ｒ３の溶接Ｗ１と、区画Ｒ２の溶接Ｗ２とが連続して行われる。その後、溶接ロボット１の走行方向を反転させて、区画Ｒ２の溶接Ｗ３と、区画Ｒ３の溶接Ｗ４とが連続して行われる。
領域Ｂでは、例えば、他方の溶接ロボット１により、区画Ｒ１の溶接Ｗ１と、区画Ｒ４の溶接Ｗ２とが連続して行われる。その後、溶接ロボット１の走行方向を反転させて、区画Ｒ４の溶接Ｗ３と、区画Ｒ１の溶接Ｗ４とが連続して行われる。
領域Ａ、領域Ｂのいずれにおいても、初期溶接処理Ｓ２においては、建方治具９の位置で退避処理が実行される。

【0094】

図２１に示されるように、初期溶接処理Ｓ２により鋼管８の溶接に所定の強度が得られたら、建方治具９を鋼管８から取り外し、本溶接処理Ｓ３が行われる。本溶接処理Ｓ３においては、２台の溶接ロボット１が領域Ａ、Ｂのそれぞれを走行し、２台の溶接ロボット１により、鋼管８の溶接部位の半周の本溶接が並行して行われる。本溶接処理Ｓ３においては、退避処理を実施しない。

【0095】

本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。
すなわち、建方治具９を、例えば鋼管８の直線部を含む、鋼管８の任意の部分に取り付けた場合であっても、建方治具９の位置に関する建方治具位置情報を取得し、この建方治具位置情報に基づき溶接ロボット１を容易かつ精度よく制御することが可能となる。
また、本実施形態においては、２台の溶接ロボット１で鋼管８の溶接を半周ずつ分担するため、作業時間を半減させることが可能であり、作業効率をさらに向上することができる。

【0096】

なお、本発明は、図面を参照して説明した上記実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。

【0097】

上記実施形態においては、建方治具９にマーカを付しておき、撮影装置３により建方治具９に付されたマーカを撮影することにより、建方治具位置情報を取得する形態を説明したが、本発明はこれに限られない。
例えば、建方治具９にマーカを付さずに、撮影装置３からの距離が鋼管８と建方治具９とで異なることを利用して、撮影装置３が取得した撮影結果から距離情報を取得することにより、建方治具位置情報を取得してもよい。

【0098】

また、上記実施形態においては、位置情報取得部６２２は、建方治具９の幅方向の中央の位置を建方治具位置情報として取得したが、本発明はこれに限られない。
例えば、位置情報取得部６２２は、溶接ロボット１の幅方向の中央の位置と建方治具９の幅方向の中央の位置とが鉛直方向Ｄｖに沿って見て一致する場合における、溶接ロボット１の位置を、建方治具位置情報として取得してもよい。

【0099】

また、上記実施形態においては、位置情報取得部６２２は、撮影装置３が取得した撮影結果に対して画像認識処理を行うことによって、建方治具位置情報を取得したが、本発明はこれに限られない。
例えば、ユーザが、入力部６３を介して、建方治具９の位置を手動で登録してもよい。この場合、位置情報取得部６２２は、入力部６３及びデータ取得部６１０を介して、ユーザが入力した登録位置を建方治具位置情報として取得する。

【0100】

また、上記実施形態においては、第１の角度調整部３４が溶接トーチ１３を軸線３４１回りに大きく回動させることにより、溶接トーチ１３を溶接位置Ｐｗから退避位置Ｐｒまで移動させる。しかしながら、第１の角度調整部３４による溶接トーチ１３の回動に加えて、移動部３３によりケース２１を本体部１１に対して鋼管８から離れる方向へ移動させることにより、溶接トーチ１３をさらに退避させてもよい。

【0101】

また、上記実施形態において、移動部３３、第１の角度調整部３４、第２の角度調整部３５、及び姿勢調整機構４０は、手動またはモータ駆動のいずれでもよい。モータ駆動であれば自動化に好適であるが、手動とすれば構造の簡素化が可能である。

【0102】

なお、溶接システム１００の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。

【0103】

その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0104】

１００ 溶接システム
１ 溶接ロボット
２ ガイドレール
３ 撮影装置
６ システム制御装置
８ 鋼管
９ 建方治具
１３ 溶接トーチ
３３ 移動部
３４ 第１の角度調整部
３５ 第２の角度調整部
６１ 制御部
６２ 通信部
６３ 入力部
６４ 記憶部
６５ 出力部
６１０ データ取得部
６２０ 溶接ロボット制御部
６２１ 溶接実行制御部
６２２ 位置情報取得部（取得部）
６２３ 接触判定部（判定部）
６２４ 退避処理実行制御部（制御部）
６２５ 溶接終了判定部
６３０ 記憶制御部
６４０ 入力制御部
６５０ 出力制御部
Ｐｗ 溶接位置
Ｐｒ 退避位置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】